-
UNIVERSITETI I TIRANËS
FAKULTETI I SHKENCAVE TË NATYRËS
DEPARTAMENTI I KIMISË INDUSTRIALE
TEZA E DOKTORATURËS
″NDIKIMI I FIBRAVE HIBRIDE ( POLIPROPILENIT DHE ÇELIKUT)
NE BETONET E ARMUARA
KANDIDAT UDHËHEQËSI SHKENCOR
MSc. Erjola Reufi Prof. Asoc. Ilirjana Boci
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
Disertacion
i paraqitur nga:
Msc. Erjola Reufi
Për marrjen e gradës shkencore
DOKTOR
“Ndikimi i fibrave hibride(polipropilenit dhe
çelikut) në betonet e armuara”
Mbrohet më datë / / 2016 para komisionit
1................................................. KRYETAR
2.................................................. ANËTAR
(OPONENT)
3........................................................ ANËTAR
(OPONENT)
4........................................................
ANËTAR
5............................................................
ANËTAR
ii
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
Falenderime
Punimi i kësaj teme doktorature ka qënë një „‟udhëtim‟‟ i
mundimshëm i cili nuk do të qe i
mundur për tu realizuar pa ndihmën e disa personave. Ka ardhur
momenti i falenderimit për ta.
Dëshiroj të shpreh keqardhje, mirënjohje dhe nderim të veçantë
për ideatoren e këtij dizertacioni
profesoresh Jozefita Marku e cila per fat të keq nuk jeton
më.
E ndiej veten me fat që arrita tju njoh dhe të marr mbështetjen
dhe përkushtimin tuaj nga i cili
kam mësuar shumë.
Dëshiroj të shpreh falenderim dhe mirënjohje të thellë për Prof.
Dr. Ing Thomas Beer në
Institutin e Shkencave Materiale, Freiberg, Gjermani për
mundësinë e ofruar për të kryer fazën
eksperimentale të këtij studimi, dhe ndihmesën që më ka ofruar
në interpretimin e matjeve të
pjesës eksperimentale.
Falenderim të veçantë për udhëheqësen Prof. Asoc Ilirjana Boci
për këshillat e dobishme dhe
ndihmesën e papërtuar që më ofroi për ta përmbyllur me sukses
këtë fazë studimi.
Gjithashtu dëshiroj të falenderoj të gjithë kolegët e
departamentit veçanërisht drejtuesin Prof. Dr.
Spiro Drushku për udhëzimet dhe mbështetjen që më ka ofruar në
faza të ndryshme të këtij
studimi si dhe kolegët e shkollës së Lartë Private Logos për
mirëkuptimin e treguar gjatë kësaj
faze studimi.
Dëshiroj të shpreh falenderim për drejtuesin e ALTEA GEOSTUDIO,
Z.Skender Allkaj dhe
inxhinier Saimirin për mbështjetjen dhe mundësinë për kryerjen
një pjesë të matjeve
eksperimentale të këtij studimi.
Falenderim dhe mirenjohje të veçantë për familjen time, motrat e
mia, mbesat Magdën, Melinën
dhe Dionën e vogël të cilët kanë qënë frymëzim dhe çlodhje në
ditët e vështira të këtij punimi.
Falenderim të veçantë për shokun tim më të mirë, babain tim për
mbështetjen e vazhdueshme
dhe këshillat e vlefshme që më ka ofruar gjatë këtij
studimi.
Së fundi por jo për nga rëndësia deshiroj të shpreh falenderim
për bashkëshortim tim Endritin që
me dashurinë mirëkuptimin dhe mbështetjen e tij të vazhdueshme
më dha forcë dhe motiv për ta
mbaruar këtë punim.
iii
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
ABSTRAKT
Betoni është materiali më i rëndësishëm në fushën e ndërtimit.
Ai është një gur artificial i
realizuar nëpërmjet një proçesi të caktuar teknologjik nga
përzjerja përbërësve që janë agregatët,
çimento, uji dhe shtesat e lëngëta. Për një kohë të
konsiderueshme, për shkak të vetive dhe
karakteristikave shumë të mira të betonit si material i fortë, i
pa djegshëm, i qëndrueshëm ndaj
ndikimeve agresive të kushteve mjedisore, betoni u konsiderua si
një material i përjetshëm dhe i
pa shkatërrueshëm.
Zhvillimi i teknologjisë së materialeve të ndërtimit por edhe i
ndërtimit në tërësi, tregoi që edhe
betoni nuk është material i përjetshëm dhe i pa
shkatërrueshëm.
Ekzistojnë shumë shkaqe që çojnë në dëmtimin dhe shkatërimin e
betonit dhe të strukturave të
betonit. Këto shkaqe mund ti ndajmë në dy kategori, shkaqe të
jashtme dhe shkaqe të brendshme.
Shkaqet e jashtme janë të lidhura me ndikimin e kushteve te
mjedisit, ndërsa shkaqet e
brendshme vijnë si rezultat i mangësive në vetë materialin e
betonit.
Bashkë me zhvillimin e shoqërisë moderne lindi nevoja edhe për
ndërtimin e strukturave
jetëgjata. Për realizimin e strukturave jetëgjata lindi nevoja e
përdorimit të materialeve dhe
teknologjive inovative ku në ditët e sotme një rëndësi të
veçantë i kushtohet përdorimit të fibrave
të ndryshme si për shembull qelqit, polipropilenit, çelikut,
karbonit etj. Pikërisht betonet që
përmbajnë çimento hidraulike, ujë, agregatë dhe fibra njihen me
termin betone hibride.
Përdorimi i betonit të përforcuar me fibra, si material
strukturor është rritur në mënyrë konstante
gjatë dekadave të fundit. Përforcimi i tij me fibra çeliku me
përmbajtje të ulët karboni dhe me
rezistencë të lartë në tërheqje, rrit të gjitha parametrat e
qëndrueshmërirë mekanike të betonit dhe
veçanërisht rrit ndalimin e plasaritjeve për shkak të tkurrjeve
plastike, rrit qëndrueshmërinë në
përkulje, qëndrueshmërinë në goditje, rezistencën ndaj veprimeve
ciklike.
Nga ana tjetër përdorimi i fibrave të polipropilenit në beton
bën të mundur rritjen e rezistencës
ndaj zjarrit, redukton plasaritjet për shkak të tkurrjeve
plastike dhe rrit qëndrueshmërinë ndaj
fenomenit ngrirje-shkrirje. Ky tip betoni është i përshtatshëm
për shtresën finale të tuneleve për
shkak të kapacitetit që ka për të rritur qëndrueshmërinë e
rezistencës ndaj zjarrit dhe gjithashtu
gjen përdorim të gjerë në dyshemetë industriale dhe elementë
parafabrikatë si në panele, plinta
dhe tubacione.
iv
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
Gjatë studimit u kryen testimet fiziko-mekanike dhe kimike mbi
kamponet hibride të betonit
duke përdorur si shtesa fibrat e polipropilenit dhe çelikut në
gjatësi dhe përqindje vëllimore të
ndryshme në beton. Rezultatet e përfituara nga testimet mbi
kampionet hibridë si rezistenca
mekanike në shtypje në tërheqje, në kushte standarte dhe
temperatura të larta dhe ciklet ngrirje -
shkrirje, moduli i elasticitetit, investigimet mineralogjike me
anë të mikroskopise optike treguan
epërsi ndaj kampioneve të përgatitur pa shtesa fibrash.
Fjalët kyçe: betoni, struktura jetëgjata, fibra çeliku, fibra
polipropileni, rezistencë ndaj zjarrit,
redukton plasaritjet në tunele, dysheme industriale.
v
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
PËRMBAJTJA
QËLLIMI DHE RËNDËSIA E STUDIMIT
..................................................................................1
KAPITULLI I
NJË VËSHTRIM I PËRGJITHSHËM I BETONEVE DHE RËNDËSIA E LËNDËVE
TË
PARA NË VETITË E BETONIT TË FRESKËT
............................................................................2
1.1 Aspekte teorike mbi vetitë fizike të agregatëve
.......................................................................3
1.2 Aspekte teorike mbi vetitë fizike dhe kimike të çimentos
.......................................................7
1.3 Rëndësia e raportit ujë/ çimento në ve çoritë e betonit.
...........................................................9
1.4 Rëndësia e cilësisë së ujit të përdorur në cilësinë e
betonit ...................................................10
1.5 Shtesat në beton. Klasifikimi dhe rëndësia e përdorimit të
tyre ............................................11
KAPITULLI II
BETONET HIBRIDË TË PËRFORCUAR ME FIBRA ÇELIKU DHE
POLIPROPILENI
2.1 Të përgjithshme
.....................................................................................................................12
2.2 Historiku i përdorimit të fibrave në beton
...............................................................................15
2.3 Betonet e përforcuar me fibra çeliku
......................................................................................16
2.3.1 Vetitë mekanike të betoneve të përforcuar me fibra çeliku
.............................................17
2.3.1.1 Rezistenca në shtypje
................................................................................................18
2.3.1.2 Rezistencat në përkulje
..........................................................................................18
2.3.1.3 Rezistenca në tërheqje
............................................................................................19
2.3.1.4 Tenaciteti
..................................................................................................................20
2.3.2Punueshmëria e betonit të freskët
......................................................................................20
2.3.3Aplikimet praktike të betonit të përforcuar me fibra çeliku
.............................................20
2.3.4 Projektimi i përzierjes së betonit të përforcuar me fibra
çeliku .....................................21
2.3.5 Prodhimi i betoneve të përforcuar me fibra çeliku
..........................................................23
vi
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
2.4 Betonet e përforcuar me fibra polipropileni
............................................................................24
2.4.1 Nevoja e përdorimit të fibrave të polipropilenit
..................................................................24
2.4.2Avantazhet e fibrave prej polipropileni
................................................................................25
2.4.3 Rezistenca ndaj zjarrit
........................................................................................................27
2.4.4 Vetitë mekanike të betoneve të përforcuar me fibra
polipropileni (PPFRC) ......................29
2.4.4.1Qëndrueshmëria në shtypje dhe përkulje
..................................................................30
2.4.4.2 Punueshmëria
........................................................................................................31
2.4.4.3 Koha e ngurtësimit, prezës të betoneve të përforcuar me
fibra polipropileni ..........31
2.4.4.4 Aplikimet praktike të PPFRC -ve
..............................................................................32
2.4.4.5 Përdorimi i fibrave hibride në betone
......................................................................32
2.4.4.6 Rëndësia e përdorimit të metodave insitu në ekzaminimin
e cilësisë së betonit të
ngurtësuar
..............................................................................................................................33
2.4.4.7 Moduli i elasticietetit
...............................................................................................34
2.4.4.8 Mikroskopia optike dhe analiza termike rëndësia e
përcaktimit të tyre në betonet e
ekspozuara në temperatura të larta
................................................................................................36
2.4.4.9 Analiza termike
........................................................................................................37
PJESA EKSPERIMENTALE
KAPITULLI III
TESTIMI I VETIVE TË BETONEVE TË PËRFORCUARA ME FIBRA
3.1 Lëndët e para të përdorura në studim
......................................................................................40
3.2 Testimet fiziko-kimike të agregateve dhe çimentos të
përdorur në studim ............................41
3.2.1 Përcaktimi i shpërndarjes së madhësisë së grimcave të
agregatit (analiza e sitave) ........41
3.2.2 Përcaktimi i masës vëllimore në gjëndje të shkrifët të
agregatit të imët (rërë natyrore)
DL-PMT -2a/9
............................................................................................................................42
3.2.3 Përcaktimi i masës specifike të rërës dhe agregateve
DL-PMT-2a/10 ............................43
vii
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
3.2.4 Përcaktimi i vëllimit të boshllëqeve mbi mostrat e
agregatit ...........................................44
3.2.5 Analizat kimike të çimentos
.............................................................................................48
3.2.5.1 Përcaktimi i SiO
2.......................................................................................................48
3.2.5.2 Pёrcaktimi i CaO me metodёn kompleksometrike
...................................................49
3.2.5.3 Pёrcaktimi i MgO me metodёn kompleksometrike
.................................................49
3.2.5.4 Pёrcaktimi i Fe2O3
..................................................................................................49
3.2.5.5 Pёrcaktimi i Al2O3
..................................................................................................50
3.2.5.6 Pёrcaktimi i sulfateve
............................................................................................50
3.3 Metodat e testimit të vetive fiziko-mekanike të betonit të
freskët ..........................................51
3.3.1 Metodat e testimit të betonit të freskët
............................................................................52
3.4 Metodat e testimit të betonit të ngurtësuar
..............................................................................55
3.4.1 Përcaktimi i rezistencës në shtypje
...................................................................................55
3.4.2 Përcaktimi i rezistencës në përkulje
.................................................................................58
3.4.3 Përcaktimi i rezistencës në shtypje ndaj cikleve
ngrirje-shkrirje ....................................58
3.4.4 Përcaktimi i rezistencës ndaj joneve klorure
...................................................................59
3.5 Përcaktimi i modulit të elasticitetit me anë të metodës të
ultratingujve ...............................60
3.6 Përcaktimi i modulit të elasticitetit me anë të metodës
rezonative .....................................61
3.7 Metodika e përcaktimit me anë të mikroskopisë optike
......................................................62
3.8 Analiza termike
......................................................................................................................63
KAPITULLI IV
REZULTATET E TESTIMIVE TË BETONIT TË FRESKËT DHE TË
NGURTËSUAR
4.1 Rezultatet e testimet për betonin e freskët dhe të
ngurtësuar .................................................64
4.1.1 Rezultatet për rezistencat në shtypje
...............................................................................72
4.1.2 Rezultatet për rezistencat në përkulje
............................................................................75
4.1.3 Rezistencat ndaj cikleve ngrirje-shkrirje
.......................................................................79
viii
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
4.1.4 Rezultatet mbi qëndrueshmërinë mbi jonet klorur
.........................................................83
4.1.5 Rezultatet për shpejtësinë e ultratingullit
........................................................................84
4.1.6 Rezultatet e modulit të elasticitetit
..................................................................................89
4.1.7 Mikroskopia optike
.........................................................................................................93
4.1.8 Përcaktimi i analizës termike
..........................................................................................95
KAPITULLI V
PËRFUNDIME DHE REKOMANDIME
5. Përfundime dhe
rekomandime...............................................................................................109
KAPITULLI VI
LITERATURA
6.
Referenca.................................................................................................................................112
ix
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
LISTA E TABELAVE
Tabela 1 : Lidhja midis formes dhe madhesise se agregatit
...........................................................4
Tabela 2 : Vlerat e rezistencës në shtypje, tërheqje dhe prerje
të shkëmbinjve të zakonshëm .......5
Tabela 3 : Përmbajtja në përqindje e mineraleve për tipet e
çimentos ..........................................7
Tabela 4 : Karakteristikat fiziko-mekanike të disa fibrave
..........................................................15
Tabela 5 : Përzierje të rekomandueshme për betonin e përforcuar
me fibra çeliku......................22
Tabela 6 : Përzierje të rekomandueshme të betoneve të përforcuar
në tunele ..............................23
Tabela 7 : Disa forma të fibrave të polipropilenit
.........................................................................26
Tabela 8: Disa vlera referente të rezistencës në shtypje të
betonit me dhe pa përforcim fibrash .30
Tabela 9 : Ndryshimet e betonit në temperatura të larta
...............................................................37
Tabela 10 : Rezultatet e sitave në kampionin rërë lumi 0-4 mm
Lumi Mat .................................45
Tabela 11: Rezultatet e sitave Granil Lumi 4-12.5 mm Lumi Mat
..............................................46
Tabela 12 : Rezultati i sitave për kampionin Granil Lumi 12.5-25
mm lumi Mat .......................47
Tabela 13: Rezultatet e testimit për kampionin rërë fraksioni
0-4 mm, granil lumi 4-12.5 mm
dhe granil lumi 12-25
mm..............................................................................................................48
Tabela 14 : Rezultatet e testimit kimik për çimenton CEM II 32.5
R ..........................................50
Tabela 15 : Rezultatet e testimit fiziko-mekanik të çimentos CEM
II 32.5 R ..............................51
Tabela 16 : Klasat e rezistencës në shtypje në përputhje me
SSHEN 206-1 ................................56
Tabela 17 : Relacioni midis moshës dhe rritjes së rezistencës në
shtypje ....................................57
Tabela 18 : Klasa e ekspozimit dhe klasa minimale e rezistencës
ndaj cikleve ngrirje-shkrirje ..59
Tabela 19 : Klasa e përmbajtjes së klorureve në beton
.................................................................60
Tabela 20 : Lidhja midis shpejtësisë së ultratingujve dhe
cilësisë së betonit ...............................61
x
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
Tabela 21: Përzierjet paraprake me qëllimi gjetjen e recetës
optimale ........................................65
Tabela 22 : Përzierja përfundimtare
..............................................................................................66
Tabela 23 : Tabela përmbledhëse për përzierjet e përgatitura
......................................................68
Tabela 24 : Përmbajtja në përqindje e joneve klorur për betonet
e përforcuar me fibra çeliku
........................................................................................................................................................83
Tabela 25 : Përmbajtja në përqindje e joneve klorur për betonet
e përforcuar me fibra
polipropileni
...................................................................................................................................83
Tabela 26 : Përmbajtja në përqindje e joneve klorur për
kampionët hibridë S F0.5 % PP 0.2 %
në vëllim të betonit
.......................................................................................................................84
Tabela 27 : Përmbajtja në përqindje e joneve klorur për
kampionët hibridë SF0.25 % PP 0.1 %
në vëllim të betonit
........................................................................................................................84
Grafiku nr 1 : Shpërndajrja granulometrike rërë lumi me fraksion
0-4 mm ...............................45
Grafiku nr 2 : Shpërndarja Granil Lumi 4-12.5 mm, lumi Mat
Metodika EN 933-1 .................46
Grafiku nr 3 : Shpërndarja granulometrike granil lumi 12-25 mm
lumi Mat ..............................47
xi
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
Lista e figurave
Figura 1. Disa forma të agregatëve
................................................................................................3
Figura 2. Fazat e hidratimit të çimentos në beton
...........................................................................8
Figura 3. Varësia e raportit ujë/çimento dhe rezistencës
mekanike të betonit në varësi të tipot të
çimentos
.........................................................................................................................................10
Figura 4. Varësia e raportit ujë/çimento dhe porozitetit në % të
betonit .....................................10
Figura 5a. Fibra e asbestit
............................................................................................................16
Figura 6. Disa forma të fibrave prej çeliku
...................................................................................17
Figura 7. Ndikimi i fibrave të çelikut në rezistencën në shtypje
..................................................18
Figura 8. Ndikimi i raportit gjatësi/diametër dhe përqindjes në
vëllim të fibrabe të çelikut në
rezistencën në përkulje
...................................................................................................................19
Figura 9. Rritja e rezistencës në përkulje në varësi të
përqindjes vëllimore të fibrave të çelikut në
betonin e ngurtësuar
.......................................................................................................................19
Figura 10. Ndikimi i formës së fibrës, përqindjes vëllimore dhe
raportit gjatësi/diametër në
vlerën e tenacitetit të betonit të ngurtësuar
...................................................................................20
Figura 11. Aplikime praktike të fibrave të çelikut
........................................................................21
Figura 12. Njesia mer e polimerit të polipropilenit
......................................................................26
Figura 13. Fibra e polipropilenit
..................................................................................................27
Figura 14. Beton me armim tradicional
.......................................................................................28
Figura 15. Beton i armuar me fibra
..............................................................................................28
Figura 16. Siperfaqja menjëherë pas zjarrit tek betoni
tradicional ...............................................29
Figura 17. Sipërfaqja menjëherë pas zjarrit beton me 2 kg/m3
fibra PP .......................................29
Figura 18. Beton tradicional i armuar me shufra çeliku
...............................................................29
Figura 19. Beton me 2 kg/m3 fibra PP
.........................................................................................29
xii
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
Figura 20. Aplikime praktike të PPRC-ve
..................................................................................32
Figura 21. Vendosja e termocifteve në kampionin prizmatik të
betonit .......................................33
Figura 22. Kurba sforco-deformim
..............................................................................................34
Figura 23. Deformimi i materialit nën veprimin e sforcos
...........................................................34
Figura 24. Ndryshimet e betonit në kontakt me nxehtësinë
........................................................36
Figura 25. Bllokskema e fazave të programit
eksperimental........................................................39
Figura 26. Çakëll 10-25 mm
........................................................................................................40
Figura 27. Rërë lumi 0-5 mm
.....................................................................................................40
Figura 28. Çakëll 5-10 mm
...........................................................................................................40
Figura 29. Polipropileni 12 mm
...................................................................................................40
Figura 30. Polipropileni 6 mm
......................................................................................................40
Figura 31. Polipropileni 3 mm
......................................................................................................40
Figura 32. Fibra çeliku 5 cm
........................................................................................................41
Figura 33. Fibra çeliku 3 cm
........................................................................................................41
Figura 34. Aparati i përcaktimit të granulometrise të agregatëve
...............................................41
Figura 35. Baloni Lë Shatëlie për përcaktimin e masës specifike
të agregatit .............................43
Figura 36. Matja e konstitencës me metodën e shtresëzimit në
zbritje .......................................54
Figura 37. Klasat e konsistencës
..................................................................................................54
Figura 38. Matja e rezistencës në shtypje
.....................................................................................55
Figura 39. Varësia e përqindjes të vëllimit të fibrave dhe
rezistencës në shtypje të betonit
........................................................................................................................................................57
Figura 40. Orientimi I fibrave të çelikut në matricën e betonit
....................................................57
Figura 41. Matja e rezistencës në përkulje
...................................................................................58
Figura 42. Mikroskopi optic VHX me të cilën kryen matjet
.......................................................62
xiii
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
Figura 43. Përcaktimi i analizës termike
.....................................................................................63
Figura 44. Matja e konsistencës me anë të konit të Abrahamit për
përzierjen 1,2,3 ....................64
Figura 45. Peshimi i agregatëve
...................................................................................................67
Figura 46. Përzierja në mikser
.....................................................................................................67
Figura 47. Mbushja e kallëpit me përmasa 10x10 cm
..................................................................67
Figura 48. Ruajtja e kampionit në ujë
..........................................................................................67
Figura 49. Rezultatet e rezistencave në shtypje për betonet e
përforcuar me fibra polipropileni
........................................................................................................................................................72
Figura 50 . Rezultatet e rezistencave në shtypje për betonet
hibridë ...........................................73
Figura 51. Rezultatet e rezistencave në shtypje për betonet e
përforcuar me fibra çeliku ...........73
Figura 52. Rezultatet e testimit për betonet hibridë 0.25 %
fibra çeliku-0.1 % fibra polipropileni
........................................................................................................................................................74
Figura 53. Rezistenca në përkulje për betonet e përforcuar me
fibra polipropileni .....................75
Figura 54. Rezistenca në përkulje për betonet hibridë 0.25 %
fibra çeliku - 0.1 % fibra ............76
Figura 55. Rezistenca në përkulje për betonet e përforcuar me
fibra çeliku ...............................77
Figura 56. Rezistenca në përkulje për betonet hibridë 0.5 %
fibra çeliku 0.2 % fibra
polipropileni
...................................................................................................................................78
Figura 57. Rezistenca ndaj cikleve ngrirje-shkrirej për betonet
e përforcuar me fibra
polipropileni
...................................................................................................................................79
Figura 58. Rezistenca ndaj cikleve ngrirje-shkrirje për betonet
hibride0.25 % fibra çeliku 9.1 %
fibra polipropileni në vëllim të betonit
..........................................................................................80
Figura 59. Rezistenca ndaj cikleve ngrirje-shkrirje për betonet
e përforcuar me fibra çeliku .....81
Figura 60. Rezistenca ndaj cikleve ngrirje-shkrirje për betonet
hibride 0.25 % fibra çeliku, 0.1 %
fibra polipropileni
..........................................................................................................................82
xiv
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
Figura 61. Shpejtësia e ultratingullit për betonet e përforcuar
me fibra çeliku në temperature të
ndryshme
........................................................................................................................................85
Figura 62. Shpejtësia e ultratingullit për betonet e përforcuar
me fibra polipropileni në
temperatura të ndryshme
...............................................................................................................86
Figura 63. Shpejtësia e ultratingullit për betonet hibridë 0.5 %
fibra çeliku 0.2 % fibra
polipropileni në vëllim të betonit në temperaturë të ndryshme
.....................................................87
Figura 64. Shpejtësia e ultratingullit në betonet hibridë 0.25%
fibra çeliku 0.1 % fibra
polipropileni në vëllim të betonit në temperatura të ndryshme
....................................................88
Figura 65. Krahasimi I vlerave të modulit të elasticitetit të
matur me anë të metodës së
ultratinguj dhe metodës rezonative për betonet e përforcuar me
fibra çeliku................................89
Figura 66. Rezultatet e modulit të elasticitetit me metodën me
ultratinguj dhe metodën
rezonative për betonet e përforcuar me fibra çeliku
......................................................................90
Figura 67. Rezultatet e modulit të elasticitetit me metodën me
ultratinguj dhe metodën
rezonative për betonet e përforcuar me fibra polipropileni
...........................................................91
Figura 68. Rezultatet e modulit të elasticitetit me metodën me
ultratinguj dhe me
metodënrezonative për betonet e përforcuar me fibra hibridë
0.25% fibra çeliku 0.1% fibra
polipropileni në vëllim të betonit
..................................................................................................92
Figura 69. Kampioni standart pa shtesë fibrash
............................................................................93
Figura 70. Betoni i përforcuar me fibra polipropileni
..................................................................94
Figura 71. Betoni i përforcuar me fibra çeliku
.............................................................................94
Figura 72. Analiza termogravimetrike për betonin standart
.........................................................95
Figura 73. Analiza termogravimetrike për kampionin e përgatitur
me fibra çeliku me gjatësi 5
cm 1 % në vëllim të betonit
...........................................................................................................96
Figura 74. Analiza termogravimetrike e kampionit të përgatitur
me fibra polipropileni me gjatësi
12 mm 0.4 % në vëllim të betonit
.................................................................................................97
xvi
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
LISTA E SHKURTIMEVE DHE SIMBOLEVE
ACI – American Concrete Institut( Instituti Amerikan për
Betonet)
FRC – Fiber Reinforced Concrete (Betonet e përforcuar me
fibra)
SFRC – Steel Fiber Reinforced Concrete ( Betonet e përforcuar me
fibra çeliku)
PPRC – Polypropylene Reinforced Concrete ( Betonet e përforcuar
me fibra polipropileni)
MPa – Mega Paskal
GPa – Giga Paskal
PP – Polipropileni
SCC – Self Consolidating Concrete (Autonivelant)
C3S – Aliti
C2S – Beliti
C3A – Trikalcium Aluminat
C4AF – FerroAluminati katër kalcik
w/c – raporti ujë çimento
kg/l – kilogram për litër
NA – not applicable (nuk aplikohet)
mg/l –miligram për litër
kg/m3
– kilogram për metër kub
cm – centimetër
mm – milimetër
N/mm2 – Njuton për milimetër katror
C 8/10 – Forca shtypëse minimale 8 N/mm2 për kampionët
cilindrikë dhe 10 N/mm2 për
kampionët kubik
C 12/15 – Forca shtypëse minimale 12 N/mm2 për kampionët
cilindrikë dhe 15 N/mm2 për
kampionët kubik
xvii
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟
C 16/20 – Forca shtypëse minimale 16 N/mm2 për kampionët
cilindrikë dhe 20 N/mm2 për
kampionët kubik
C 20/25 – Forca shtypëse minimale 20 N/mm2 për kampionët
cilindrikë dhe 25 N/mm2 për
kampionët kubik
C 30/37 – Forca shtypëse minimale 20 N/mm2 për kampionët
cilindrikë dhe 25 N/mm2 për
kampionët kubik
C 35/45 – Forca shtypëse minimale 35 N/mm2 për kampionët
cilindrikë dhe 45 N/mm2 për
kampionët kubik
C45/55 – Forca shtypëse minimale 45 N/mm2 për kampionët
cilindrikë dhe 55 N/mm3 për
kampionët kubik
C 60/75 – Forca shtypëse minimale 60 N/mm2 për kampionët
cilindrikë dhe 75 N/ mm3 për
kampionët kubik
C70/85 – Forca shtypëse minimale 70 N/mm2 për kampionët
cilindrikë dhe 85 N/mm2 për
kampionët kubik
C90/105 – Forca shtypëse minimale 70 N/mm2 për kampionët
cilindrikë dhe 85 N/ mm3 për
kampionët kubik
TGA – Analiza termogravimetrike
DTA – Analiza diferenciale termike
TMA –Analiza termomekanike
DIL – Dilatometria
SF1 – Fibër çeliku me gjatësi 5 cm
SF2 – Fibër çeliku me gjatësi 3 cm
PP1 –Fibër polipropileni me gjatësi 12 mm
PP2 – Fibër polipropileni me gjatësi 6 mm
PP3 – Fibër polipropileni me gjatësi 3 mm
xviii
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
1
QËLLIMI DHE RËNDËSIA E STUDIMIT
Studimi synon kryesisht në vlerësimin e ndikimit të përdorimit
të fibrave të polipropilenit dhe
fibrave të çelikut në vetitë e betoneve dhe veçanërisht në
rritjen e qëndrueshmërisë ndaj zjarrit.
Studimi do të mbështetet kryesisht në analizat kimike dhe fiziko
– mekanike të mostrave të
betonit të përgatitur duke përdorur si shtesë fibrat hibride në
raporte të ndryshme. Studimi synon
të bëjë një vlerësim të plotë duke integruar të dhënat
eksperimentale me cilësinë e përdorimit të
betoneve në aplikime të ndryshme bazuar në Standartet
Europiane.
Objektivat e studimit
- Të përcaktohen vetitë fiziko-mekanike dhe kimike të betonit të
freskët si punueshmëria
apo koha e ngurtësimit dhe të vlerësohen ndryshimet që
reflektohen me shtimin e
raporteve të ndryshme të fibrave në këto parametra.
- Përcaktimi i vetive fiziko-mekanike dhe kimike si rezistenca
në shtypje, në tërheqje dhe
moduli i elasticitetit të betonit të ngurtësuar me fibra
polipropileni dhe çeliku dhe të
vlerësohen ndryshimet në këto parametra pas shtimit të raporteve
të ndryshme të fibrave.
- Vlerësimi i ndikimi të kushteve mjedisore në vetitë e betonit
të përforcuar me fibra
polipropileni dhe çeliku si rezistenca ndaj temperaturave të
larta dhe rezistenca ndaj
cikleve ngrirje-shkrirje.
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
2
KAPITULLI I
NJË VËSHTRIM I PËRGJITHSHËM I BETONEVE DHE RËNDËSIA E
LËNDËVE TË PARA NË VETITË E BETONIT TË FRESKËT
Betoni është një gur artificial i realizuar nëpërmjet një
procesi teknologjik nga përzierja e
përbërësëve që janë : agregatët, çimento, uji dhe shtesat e
lëngëta ku agregegatët zënë peshën më
të madhe rreth 60-70 % të vëllimit të betonit. Betoni mund të
klasifikohet në disa mënyra në
bazë të llojit të lëndëve lidhësë që përdoret,materialit
mbushës, në bazë të masës vëllimore,
aftësisë rezistuese ndaj temperaturave të larta apo veprimit
acid.
Sipas llojit të lëndëve lidhëse betoni mund të klasifikohet
:
Me lidhës çimento, lidhës gëlqere lidhës gipsi,apo lidhës të
përzier çimento-gëlqere-skorje
Sipas materialit mbushës :
Me mbushës kompakt, mbushës porozë spo mbushës speciale
Sipas masës vëllimore:
Beton shumë të rëndë (me masë vëllimore > 2500 kg/m3), të
rëndë ose të zakonshëm (me masë
vëllimore 2200- 2500 kg/m3, të lehtësuar (me masë vëllimore
1800- 2200 kg/m
3)shume të lehtë (
me masë vëllimore 500- 1800 kg/m3).
Betonet e armuara me fibra polimere, qelqi, çeliku, asbesti
Betonet me veti zjarrduruese të qëndrueshëm ndaj nxehëtsisë <
1500 0C, zjarrdurues
1500 – 1700 0C me veti zjarrduruese të lartë > 1790
0C
Betonet me veprim kundër acid që përmbajnë ujë xhami
përshpejtues të ngurtësimit
NaSiF6 pluhuri anti acid
Në ketë punim u vu theksi mbi efektin e përdoimit të fibrave
(polipropilenit dhe çelikut) në
përmirësimin e disa veçorive fiziko-kimike të betoneve e armuara
në krahasim me betonin
standart.
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
3
1.1 Aspekte teorike mbi vetitë fizike të agregatëve
Agregatet janë përbërës të rëndësishëm në beton. Më parë
agregatët janë konsideruar si
materiale kimikisht inerte të përbërë nga materiale inorganike
që përbëhen nga guri. Agregatët
përbëjnë 70-80 % të vëllimit të betonit dhe ndikimi i tyre mbi
karakteristikat dhe vetitë e betonit
është i konsiderueshëm. Agregatët mund të jenë me origjinë
natyrore ose të prodhuara. Agregatët
natyrorë janë nxjerrë në përgjithësi nga formacione të mëdha
shkëmbore. Vetitë e agregatëve që
ndikojnë në cilësinë e betonit janë:
a) Forma
b) Rezistenca mekanike
c) Pesha specifike dhe dendësia e agregatit
d) Përmbajtja e lagështisë
e) Pastërtia e agregatit
f) Reaksionet alkal-silic
g) Granulometria e agregatit
Forma e agregatit është një karakteristikë e rëndësishme e cila
ndikon në punueshmërinë e
betonit. Agregatët mund të jenë në formë të rrumbullakët, në
formën e zgjatur, me kënde të
mprehta ose në trajtën e pllakës. Sipas formës agregatët
klasifikohen në 6 klasa:
1. Agregatë të rrumbullakët
2. I parregullt
3. I rrafshët
4. Këndor
5. I zgjatur
6. I rrafshët dhe i zgjatur
Fig. 1 Disa forma të agregatëve
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
4
Në tabelën e mëposhtme tregohet lidhja midis formës dhe
madhësisë së agregatit:
Tabela 1: Lidhja midis formës dhe madhësisë së agregatit
Në përgjithësi agregatët e rrumbullakët kanë teksturë të lëmuar
ndërsa agregatët këndorë kanë
teksurë të ashpër. Studimet e fundit ndalojnë përdorimin e
agregatit të rrumbullakët në beton për
shkak të mungesës së lidhjes ndërmjet sipërfaqes së lëmuar të
agregatit dhe pastës së çimentos.
Kështu që agregatët këndorë janë superiorë ndaj agregatëve të
rrumbullakët. Duke pasur
sipërfaqe më të madhe agregatët këndorë kërkojnë më shumë ujë
për një punueshmëri të mirë në
dallim nga agregatët e rrumbullakët. [24]
Rezistenca mekanike
Në përgjithësi shkëmbinjtë më rezistentë janë ata që
karakterizohen nga një dendësi e lartë, një
kokërr e imët dhe një strukturë më uniforme. Përbërja
mineralogjike ndikon në forcën mekanike
të agregatit. Në përgjithësi silikatet janë më rezistentë ndërsa
prania e materialeve argjilore mund
të shkaktojë ulje të rezistencës mekanike të agregatit. Në
tabelën e mëposhtme tregohen vlerat e
rezistencës në shtypje, tërheqje dhe prerje të shkëmbinjve më të
zakonshëm. [26]
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
5
Tabela 2 : Vlerat e rezistencës në shtypje, tërheqje dhe prerje
të shkëmbinjve të zakonshmëm
SHKËMBI Rezistenca
Ngjeshja kg/cm2
Tërheqja kg/cm2
Prerje kg/cm2
Graniti 1000-2500 70-250 140-500
Dolomiti 2000-3500 150-350 200-600
Bazalti 1500-3000 100-300 30-300
Kuarci 1500-3000 100-300 1500
Në përgjithësi rezistenca mekanike varet nga vlera e abrazionit
(gërryerjes) dhe agregatit.
Dy teste janë përdorur për të provuar rezistencën në
gërryerje:
a) Dorry abrasion test
b) Los Angelos test
Në studimin tonë testi i abrazionit është kryer sipas metodës së
dytë të Los Angelos.
Absorbimi dhe përmbajtja e lagështisë
Lagështia e agregatëve në beton është shumë e rëndësishme. Disa
prej agregatëve janë porozë
dhe absorbues. Poroziteti dhe absorbimi ndikojnë në faktorin
ujë-çimento dhe në punueshmërinë
e betonit. Thithja e ujit te agregatët përcaktohet duke matur
rritjen e peshës të një mostre të tharë
në furrë dhe pastaj të zhytur në ujë për 24 orë.
Raporti i rritjes të peshës të mostrës të zhytur në ujë ndaj
peshës të mostrës së thatë paraqet edhe
përqindjen e përthithjes së ujit nga agregati.
Kapaciteti absorbues i agregatit varion nga 0.5 – 1 % të peshës
së tij. Testimi zhvillohet sipas
ASTM C127.[27]
Një vlerë më të lartë absorbimi vihet re tek agregatët që
rrjedhin nga guri ranor ose nga gurët e
tjerë të butë dhe poroz. Është e nevojshme që të matet lagështia
e agregatit në mënyrë që të
korrigjojmë faktorin ujë çimento. Në përgjithësi një agregat
mund të ketë katër situata nga uji.
Ky i fundit mund të jetë:
a) I thatë
b) I lagësht
c) I ngopur me ujë dhe me sipërfaqe të thatë
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
6
d) I ngopur por me sipërfaqe të lagësht
Në figurën e mëposhtme paraqiten të katërta rastet në mënyrë
demonstrative.
Lagështia e absorbuar me sipërfaqen e kokrrave të agregatit dhe
caktimi i sasisë së lagështisë
shprehet me anë të formulës së mëposhtme:
U=
Ku m1 - është masa e agregatit në lagështi ndërsa
m0 - është masa e agregatit të thatë.
Pastërtia e agregatit
Agregatët e betonit duhet të jenë të lira nga papastërtitë dhe
substancat e dëmshme të cilat kanë
gjasa për të ndërhyrë në procesin e hidratimit dhe në
parandalimin e lidhjes efektive midis
agregatëve dhe pastës së çimentos. Agregatët e marrë nga burime
natyrore kanë të ngjarë të
përmbajnë papastërti organike kryesisht në formën e argjilës.
Agregatët që janë prodhuar me anë
të thyerjes kanë më pak gjasa të përmbajnë papastërti të tilla,
mirëpo ky lloj agregati ka shumë
përmbajtje të pluhurit.
Rëra është e papastër kur merret nga shtretërit e lumenjve në
kohën kur ka thatësira ose kur
prurjet janë më të vogla. Së bashku me rërën mund të ketë mbetje
organike nga bimët (humus)
dhe shumë papastërti të tjera. Agregati i imët nga lumi ose nga
gropat pranë bregut të detit në
përgjithësi përmban disa përqindje kripe. Kontaminimi i
agregatëve nga kripa ndikon në vetitë
dhe soliditetin e betonit. Prandaj shpesh herë është e
rekomandueshme larja e rërës që përmban
më shumë se 3 % NaCl.
Qëndrueshmëria e agregatit
Qëndrueshmëria i referohet aftësisë së agregatit për ti
rezistuar ndryshimeve të kushteve fizike.
Kushtet fizike që ndikojnë në qëndrueshmërinë e agregatit janë
ngrirja-shkrirja dhe ndryshimi i
temperaturës. Kryesisht agregatët që shpërbëhen lehtësisht ndaj
joneve sulfate prodhojnë betone
me rezistencë të lartë ndaj ngrirje-shkrirjes. [25]
Veprimi alkalo-silicik tek agregatët
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
7
Për një kohë të gjatë agregatët janë konsideruar si materiale
inert por më vonë veçanërisht pas
vitit 1940 u soll në mënyrë të qartë në dukje se agregatët nuk
janë plotësisht inert. Disa agregatët
përmbajnë silic reaktive e cila reagon me alkalet e pranishëm në
çimento me oksidin e natriumit
dhe atë të kaliumit. Faktorët që mundësojnë reaksionin
alkalo-agregat janë lagështia, lloji i
reaktivitetit të agregatit, përmbajtja e lartë e alkaleve në
çimento, kushtet optimale të
temperaturës. [23],[28]
1.2 Aspekte teorike mbi vetitë fizike dhe kimike të çimentos
Çimentoja është lidhësi kryesor për prodhimin e betonit.
Çimentoja duke u përzier me ujin dhe
mbushësin e hollë rërën na jep llaçin e çimentos. Më tej duke u
përzier me mbushësin e trashë
çakëllin na jep betonin. Sipas ASTM C150 çimento ndahet në 5
tipe kryesore. Çdo tip çimento
ka një indeksim të veçantë që i korespondon klasave të ndryshme
të qëndrueshmërisë që janë
32.5 R, 32.5 , 42.5, 42.5 R, 52.5 , 52.5 R. Këto numra
përcaktojnë rezistencën mekanike në
shtypje ne N/mm2 të matur në 28 ditë. Çimentoja prodhohet si
rezultat i procesit teknologjik të
bashkimit të materialeve të përbërë C3S, C2S, C3A, C4AF ,
SO32-
, MgO dhe materialeve inertë. Në
tabelën e mëposhtme tregohet përmbajtja e mineraleve për tipet e
çimentos.
Tabela 3 : Përmbajtja në përqindje e mineraleve për tipet e
çimentos
Tipi referuar AST C150
C3S
C2S
C3A
C4AF
Çimento Portand e thjeshtë
45-55
20-30
8-12
6-10
Çimento Portland e përbërë
40-50
25-35
5-7
10-25
Furrnaltë
50-65
15-25
0-14
6-10
Pocelane
25-35
40-45
5-7
10-15
E përbërë
40-50
25-35
0-4
10-20
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
8
Çimentoja pasi përzihet me ujin në raport 3 : 1 është në gjëndje
për të prodhuar një pastë
çimento klinker e cila është lehtësisht e punueshme. Klinkeri
për një interval kohe rreth 1 orë e
humb elasticitetin dhe fillon të kompaktësohet dhe për një
periudhë kohe rreth 24 orë arrin
fortësinë e një guri natyror.
Ndikimi i vetive të çimentos dhe përbërjes mineralogjike të saj
për rrjedhojë në vetitë e betonit
vjen si pasojë e zhvillimit të reaksionit të hidratimit të
çimentos i cili është një reaksion
ekzotermik dhe shoqërohet me çlirim nxehtësie. Mineralet
kryesore që ndikojnë në këtë reaksion
janë C3S dhe C3A gjatë procesit të hidratimit. Kështu që sa më e
madhe të jetë sasia e çimentos së
përdorur aq më e madhe do jetë sasia e nxehtësisë së cliruar
domethenë aq më e madhe është
procesi i avullimit të ujit gjatë ngurtësimit[33]. Pra hidratimi
i çimentos çon në rritjen e poreve
në beton. Fazat e hidratimit në beton ndahen në tre faza :
Fig 2. Fazat e hidratimit të çimentos në beton
A) Faza e parë e hidratimit zakonisht ndodh deri në 4-6 orët e
para pas prodhimit të
çimentos. Gipsi në pastën e çimentos lidh trikalcium aluminatin
duke formuar
trisulfatin (etringritin) që është një shtresë uji e
padepërtueshme e cila pengon
konvertimin e përbërbërësve të tjerë. Kështu kemi krijimin e një
strukture halore.
B) Faza e dytë e hidratimit zakonisht ndodh 4-6 orësh deri në
një ditë pas prodhimit të
çimentos. Pas pak orësh ne shohim fillimin e fuqishëm të
hidratimit të materialeve
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
9
përbërëse të klinkerit veçanërisht të trikalciumsilikatit e cila
shoqërohet me formimin
e kristalit të kalcium silikatit e cila shërben për konsolidimin
e strukturës.
C) Faza e tretë e hidratimit zakonisht ndodh rreth një ditë pas
prodhimit të çimentos.
Struktura dhe mikrostruktura e klinkerit të çimentos janë
fillimisht akoma të hapura
Ndërsa procesi i hidratimit përparon hapësirat janë të mbushura
me produkte të tjera
të hidratuara dhe qëndrueshmëria e tyre rritet më shumë.
Poroziteti i çimentos dhe
vazhdimi i procesit të hidratimit gjatë lidhjes në beton është
një fenomen i
rëndësishëm për prodhimin e zakonshëm dhe jetëgjatë në
beton.
1.3 Rëndësia e raportit ujë/ çimento në veçoritë e betonit
Ndikimi i çimentos në jetëgjatësinë e betonit përcaktohet sipas
standartit EN 206-1 referuar të
cilit duhet të përdorim tipin e duhur të çimentos por edhe të
ruajmë sasinë minimale të
mundshme për shkak të plasaritjeve si rezultat i hidratimit.
Marëdhënia midis fortësisë së betonit
dhe raportit ujë/çimento u përcaktua për herë të parë në 1896
sipas Ligjit të Rene Feret ku :
Fc=k*
Ku Fc – rezistenca e betonit (N/mm2)
c- përmbajtja e çimentos
w- përmbajtja e ujit
a-Përmbajtja e ajrit
k- konstante Rene
Raporti ujë/çimento ndikon në porozitetin e betonit, sa më i
lartë të jetë raporti ujë/çimento aq
më e madhe do të jetë hapësira midis grimcave të materialeve
inertë dhe aq më i madh do të jetë
vëllimi i boshllëqeve të krijuara dhe aq më e ulët do jetë
rezistenca e betonit.
Në figurat e mëposhtme fig. 3 dhe fig. 4 tregohet varësia e
raportit ujë/çimento dhe rezistencës
mekanike të betonit në varësi të tipit të çimentos si dhe
varësia e porozitetit në varësi të raportit
ujë/çimento.[35]
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
10
Fig 3. Varësia e raportit ujë/çimento dhe rezistencës mekanike
të betonit në varësi të tipit të
çimentos
Fig 4. Varësia e raportit ujë/ çimento dhe porozitetit në % të
betonit
1.4 Rëndësia e cilësisë së ujit të përdorur në cilësinë e
betonit
Uji i cili përdoret për përgatitjen e betonit duhet të jetë i
pastër. I tillë është uji i pijshëm i cili
mund të shfrytëzohet pa ekzaminime paraprake. Përjashtim bën uji
mineral dhe ujrat që
përmbajnë përmbajtje të lartë klori të cilat veprojnë në mënyrë
korozive në armaturë. Uji nga
rrjedha e lumenjve, liqeneve, kënetave dhe vende të ngjashme të
tjera mund të shfrytëzohet
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
11
vetëm nëse cilësia e tyre është ekzaminuar paraprakisht. Është e
rëndësishme që uji pavarësisht
origjinës duhet të ketë:
a) Përmbajtje të ulët të kripërave minerale
b) Përmbajtje të ulët të lëndëve organike të tretura
c) Përmbajtje të ulët të lëndëve inorganike të tretura
Metoda më e thjeshtë dhe më e shpejtë e përshtatshmërisë së ujit
është e ashtuquajtura metoda
krahasuese e cila përbëhet sipas pikave në vijim:
1. Duhet të përcaktohet koha e fillimit dhe përfundimit të
ngurtësimit, ku koha e fillimit
nuk duhet të jetë më shumë se 1.5 orë dhe fundi i ngurtësimit jo
më tepër se 1 orë.
2. Duhet të përcaktohet qëndrueshmëria në shtypje e llaçit të
çimentos 7 ditore e cila nuk
duhet të jetë më e vogël se 90 % e rezistencës finale 28
ditore.
Standarti SSHEN-1008:2003 liston disa burime uji të cilat mund
të përdoren si kampion.
Kampioni mund të jetë:
1. Ujë i pijshëm nga ujësjellësi (i përshtatshëm, nuk ka nevojë
për testim)
2. Ujë nga rrjedhjet ujore sipërfaqësore (ujë larës).
Pëgjithësisht është i përshtatshëm për
betone por duhen plotësuar kërkesat në aneksin A referuar këtij
standarti.
3. Ujë i marrë nga shpimet (puset) i përshtatshëm, ka nevojë për
ekzaminim.
4. Ujë deti, është i përshtatshëm për strukturat e betonit por
nuk është i përshtatshëm për
betonet e paratensionuar dhe betonet e armuar.
5. Ujrat e zeza (nuk janë të përshtatshëm për tu përdorur në
betone)[37],[38]
1.5 Shtesat në beton. Klasifikimi dhe rëndësia e përdorimit të
tyre.
Shtesat ose aditivët e përdorur në beton mund të jenë në trajtë
tretësire ose në trajtë të ngurtë.
Referuar përcaktimit të SSHEN 934-2 shtesë (aditiv) quhet
materiali që shtohet në beton jo më
shumë se 5 % e masës së çimentos në përmbajtjen e betonit i cili
shërben për të modifikuar
veçoritë e betonit të freskët ose të ngurtësuar. Në bazë të
veprimit të tyre thelbësor primar
aditivët klasifikohen në grupet vijuese:
a) Plastifikuesit të cilët reduktojnë kërkesën për ujë në
përzierjen e betonit dhe përmisojnë
qëndrueshmërinë dhe punueshmërinë e tij. Si të tillë përdoren
tretësirat e karbohidrateve
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
12
dhe lignosulfonateve. Dozimi i plastifikatorëve është i
rekomandueshëm 0.5 -1 % të
masës të çimentos.[36]
b) Ajruesit, ndihmojnë në reduktimin dhe shpërndarjen uniforme
të fluskave të ajrit të cilat
fitohen gjatë përzierjes së betonit, si të tillë mund të
përdoren alkilbenzenet dhe kripërat e
sulfonuara të hidrokarbureve. Sasia e ajruesve të rekomanduar
është 0.5 -1 % të masës së
çimentos.
c) Përshpjetuesit e lidhjes së çimentos. Përshpejtojnë kohën
tranzitore të kalimit nga gjëndja
plastike në gjendje të ngurtë të betonit. Si përshpejtues
përdoret zakonisht kloruri i
kalciumit, nitriti i kalciumit ose tiocianati i natriumit.
d) Ngadalsues të lidhjes të çimentos të cilët zgjasin kohën e
kalimit të betonit nga gjendja
plastike në gjendjen e ngurtë.
e) Stopues të ujit të cilët reduktojnë ose mbyllin poret
kapilarë duke mos lejuar depërtimin e
ujit në beton.
Në studimin tonë është përdorur superplastifikuesi MELMENT F10
0.5 % të masës së çimentos
sipas specifikimeve të standartit EN934 -2. [39]
KAPITULLI II
BETONET HIBRIDË TË PËRFORCUAR ME FIBRA ÇELIKU DHE
POLIPROPILENI
2.1 Të përgjithshme
Betonet e përforcuar me fibra janë përkufizuar nga Komiteti ACI
544 si një beton i përbërë nga
çimentoja hidraulike, agregatët e imët dhe të trashë dhe fibrat
e shpërndara në mënyrë të
vazhdueshme. Betoni i prodhuar me çimento Portland i paarmuar
është një material i thyeshëm,
me rezistencë të ulët në tërheqje dhe ka një kapacitet të ulët
deformues.[1]
Kohët e fundit për shumë aplikime po përdoret armimi i betonit
me shufra armuese prej çeliku
si dhe me fibra të vogla të shpërndara në mënyrë të
rastësishme.
Dobësia në tërheqje mund të kapërcehet me përdorimin e shufrave
armuese dhe në një farë mase
nga shtimi i një vëllimi të mjaftueshëm të disa fibrave.
Për shkak të vetive të shumta përdorimi i betoneve të përforcuar
ka këto përparësi krahasurar me
armaturën e zakonshme :
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
13
a) Elementët e hollë ku përdorimi i betoneve të përforcuar me
fibra është i domosdoshëm
për shkak të pamundësisë të armaturës të zakonshme në këtë rast
përdorimi i fibrave
shërben si përforcues kryesor
b) Elemente të cilët mund të kenë sforcime apo deformime të
larta lokale siç janë veshjet e
tuneleve ose pilat të cilat ngulen në tokë
c) Elemente në të cilat fibrat kryesisht janë vendosur për të
kontrolluar plasaritjet e
shkaktuara nga ndryshimi i temperaturës
Përdorimi i betoneve të përforcuar me fibra varet edhe nga tipi
i fibrave që përdoren. Fibrat e
asbesit për shembull përdoren në tubacione ose në mbulimin e
tarracave të pallateve. Fibrat e
xhamit përdoren në panele jostrukturore, fibrat e çelikut në
shtrimin e rrugëve (aeroporte në diga
dhe disa tipa të ndryshme strukturash).
Fibrat me origjinë bimore janë përdorur në prodhimin e
materialeve të ndërtimit me kosto të ulët.
Zhvillimi i teknologjive të reja të prodhimit ka sjellë krijimin
e fibrave të reja dhe fushave të reja
të zbatimit. Roli i fibrave të shpërndara në mënyrë të
rastësishme është që të krijojë ura lidhjeje
midis plasaritjeve për të rritur tenacitetin ( të përcaktuar si
sipërfaqja nën kurbën sforco-
deformim) të betonit.
Betoni i përforcuar (FRC) është një material kompozit i përbërë
nga dy faza : faza matricë dhe
faza e ndërfutur. Vëllimi i fibrave është një ndër parametrat që
kontribon më shumë në veçoritë
e FRC-ve.[2]
Por ka një kontraditë midis gjatësisë të fibrës dhe diametrit të
saj për shkak se një fibër me
gjatësi të madhe dhe diametër të vogël ka një punueshmëri të
ulët të betonit të freskët.
Për të shmangur këtë vështirësi ka një numër të mundshme
zgjedhjesh që mund të jenë :
1) Modifikimi i gjeometrisë të fibrës duke i bërë anët e fibrave
të shtypura (hooked)
2) Trajtimi kimik i sipërfaqes të fibrave për të bërë të mundur
shpërndarjen më të mirë në
përzierjen e freskët. [3]
3) Modifikimi i parametrave bashkëveprues të përzierjes duke
përdorur shtesa kimike (siç
mund të jenë shtesa mineralesh hi teci ose pluhur silici) apo
duke reduktuar sasinë e ujit
në mënyrë që të kemi një shpërndarje më të mirë të elementëve të
përzierjes.
4) Përdorimi i teknikave speciale për të siguruar një
shpërndarje sa më të mirë të sasive të
mëdha të fibrave në përzierje.[4]
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
14
Teknologjitë e prodhimit që janë sot të përdorshme mund të
klasifikohen në :
a. Premix process- në këtë proces fibrat përzihen me brumin e
çimentos në mikser
b. Spray up process- kjo teknikë është përdorur fillimisht në
betonin e përforcuar me
fibra xhami ku fibrat e xhamit dhe brumi i betonit spërkasin
njëkohësisht forma
sipërfaqesh. Me anë të kësaj metode mund të shtohen deri në 6 %
fibra në vëllim të
betonit.
c. Shotcreting-Përdorimi i teknikave të zakonshme të shotcreting
kjo teknikë përdoret
për futjen e fibrave të çelikut dhe polipropilenit zakonisht në
veshjet e tuneleve ose
për stabilizimin e shkarjeve të shkëmbinjve. Me anë të kësaj
metode mund të shtohen
sasi të mëdha të fibrave që mund të përdoren në
përzierje.[16]
d. Hand lay up- fibra në formë mushamaje ose pëlhure vendosen në
modul matricë dhe
përzihen me brumin e çimentos dhe më pas vibrohen për të
prodhuar elementët me
përmbajtje të lartë të fibrave
e. Procesi i prodhimit në vazhdimësi, kjo metodë përdor makineri
speciale ku duke
patur sasinë dhe tipin e nevojshëm të fibrave krijon çdo lloj
betoni të përforcuar.
Ekzistojnë disa mënyra klasifikimi të fibrave.
Në mënyrë të përgjithshme fibrat mund ti klasifikojmë në dy
grupe :
- Fibra me modul elasticiteti më të ulët se faza matricë e
çimentos, të tilla janë fibrat e
celulozës, nailonit, polipropilenit.
- Fibra me modul elasticiteti më të lartë se faza matricë të
tilla si fibrat e asbestit, qelqit,
çelikut dhe karbonit.
Një tjetër klasifikim i fibrave është në bazë të origjinës së
fibrave. Në bazë të këtij klasifikimi
fibrat klasifikohen në tre grupe :
- Fibra metalike
- Fibra polimere
- Fibra natyrore
Ka një sërë parametrash të cilat përshkruajnë fibrën, siç janë
:
- Raporti i gjatësisë me diametrin që njihet ndryshe si
aspect/ratio
- Sipërfaqja specifike e fibrave
- Largësia ndërmjet fibrave
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
15
- Sasia e fibrave (fraksioni vëllimor i fibrave)
Veçoritë e disa prej fibrave janë paraqitur në tabelën 4 .
Tabela 4. Karakteristikat fiziko-mekanike të disa fibrave
Tipi i fibrës Rezistenca në
tërheqje
(Mpa)
Moduli i Jungut
(Gpa)
Zgjatja
përfundimtare
(%)
Pesha specifike
Akrilik 210-420 2.1 25-45 1.1
Azbesti 560-980 84-140 0.6 3.2
Karbon 1800-2600 230-380 0.5 1.9
Qelqi 1050-3850 70 1.5-3.5 2.5
Najlon 770-840 4.2 16-20 1.1
Poliester 735-875 8.4 11-13 1.4
Polietilen 700 0.14-0.42 10 0.9
Polipropilen 560-770 3.5 25 0.9
Rajon 420-630 7 10-25 1.5
Lesh Xhami 490-770 70-119 0.6 2.7
Çelik 280-2800 203 0.5-3.5 7.8
Një material kompozit ndryshe quhet „‟hibrid‟‟ në qoftë se dy
ose më shumë fibra kombinohen
për të formuar një material kompozit ku secila fibër shfaq një
përgjigje sinergjitike. Betoni është
një material kompleks me disa faza me shkallë të ndryshme
magnitude, ku xheli C-S-H është i
shkallës mikron, rëra është e shkallës të milimetrit dhe
agregatët të rendit të centimetrit.
Përforcimi i betonit me një fibër të vetme përmirëson veçoritë e
tij deri në një pikë të caktuar.
Përdorimi i konceptit të hibridizimit me dy ose më shumë tipe
fibrash të ndërfutura në matricën e
çimentos bën që materiali kompozit të ofrojë veçori më
tërheqëse.
2.2 Historiku i përdorimit të fibrave në beton
Që në kohët e lashta fibrat janë përdorur për armimin e
materialeve të thyeshëm. Kashta është
përdorur për armimin e tullave të thara në diell dhe flokët e
kalit janë përdorur për armimin e
llaçeve dhe suvave të murit. [1] Një shtëpi e ndërtuar në 1540
mendohet se është shtëpia më e
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
16
vjetër në SHBA dhe që është ndërtuar me tulla në diell të armuar
me kashtë. Në kohë të
mëvonshme në vitin 1898 filloi përdorimi në shkallë të gjërë i
fibrave të asbestit në material me
bazë çimentoje. Me zbulimin e procesit Hatcheck të një makinerie
për prodhimi ne asbesto-
çimentos. Për shkak të rreziqeve të tij shëndetësore gjatë
viteve 1960-1970 filluan të përdoreshin
fibra të tjera.
Sa i përket fibrave prej qelqi të zakonshëm fillimisht u pa se
ato shkatërroheshin në prani të
pastës alkaline të çimentos. Më vonë u prodhuan fibra qelqi
alkal-rezistente që përmbajnë zirkon
dhe që përdoren kryesisht për produkte të brendshme me vlera
arkitektonike. [7]
Fig.5 (a) Fibra e asbestit (b) Fibra çeliku (c) Fibra
polipropileni
Përdorimi i fibrave sintetike ishte po aq i sukseshëm sa
përdorimi i fibrave të qelqit dhe çelikut.
Fibrat sintetike janë përdorur në një numër të madh të urave të
Viktorias dhe një shembull
konkret është ura e Ëest-Gate. Kompozitët e FRP-ve janë të lehtë
në peshë dhe të lehtë për tu
instaluar dhe janë tashmë komponimet më të favorshme të
fortësisë. [2]
2.3 Betonet e përforcuar me fibra çeliku
Studimet e hershme teorike e kanë fillesën nga Romualdi Batson
and Mandel në 1950-1960 të
fokusuara kryesisht në karakteristikat e betoneve të përforcuara
me fibra çeliku. Fibrat e çelikut
mund të jenë në disa forma :
a- të drejta
b-të valëzuara
c-në formë gjysëmhëne
d-në trajtë gremçi
e- me dy funde në trajtë gremçi
f- me një fund në trajtë gremçi
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
17
Fig. 6 Disa forma të fibrave prej çeliku
Në ditët e sotme është e mundur të prodhohen fibra çeliku në
disa mënyra. Fibrat e rrumbullakëta
mund të fitohen duke prerë fibrat e trashë. Fibrat e drejta mund
të prodhohen nëpërmjet petëzimit
ose fletëzimit.
Në varësi të tipit të prodhimit fibrat e çelikut mund të kenë
fortësi në përkulje 280-2800 Mpa dhe
zgjatje përfundimtare 0.5-3.5 %.[7]
2.3.1 Vetitë mekanike të betoneve të përforcuar me fibra
çeliku
Vetitë mekanike të materialeve janë ato veti që karakterizojnë
sjelljen e materialit gjatë veprimit
të ngarkesave. Mostrat e materialit të cilat i nënshtrohen
veprimit të ngarkesave janë të lidhura
midis tyre me forca kohezive deri në një masë të caktuar që i
përballojnë veprimit të ngarkesave
të jashtme.[6]
Disa nga vetitë e betoneve të përforcuara me fibra çeliku janë
:
Rezistenca në shtypje
Rezistenca në tërheqje
Rezistenca në përkulje
Tenaciteti dhe duktiliteti
Punueshmeria e llaçit të freskët të SFRC
Tkurrja e llaçit të freskët të SFRC
Qëndrueshmëria në kohë e SFRC
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
18
2.3.1.1 Rezistenca në shtypje
Rezistenca në shtypje është aftësia e materialit për ti
rezistuar shkatërrimit nën veprimin e
sforcove të brendshme të krijuara nga forca e jashtme ose
temperatura. Kampioni i nështrohet
veprimit te forcës me rritje graduale deri në thyerje. Sipas
ASTM C109 përcaktimi i
qëndrueshmërisë në shtypje të betonit përcaktohet në kube me
dimensione a= 10, 20. 25 cm dhe
cilindër me gjatësi me diametër a=10, 20, 25 cm dhe gjatësi L=4a
ose L=5a
Eshtë e vështirë të arrihen përmirësime të konsiderueshme në
rezistencën në shtypje nga
ndërfutja e fibrave prej çeliku dhe mund të merren rritje deri
në 25% të vlerës fillestare të
rezistencës në shtypje. Rezistenca në shtypje shprehet si
raporti i forcës maksimale deri ne
thyerje mbi sipërfaqen mbi të cilën aplikohet kjo forcë. [8]
Ku Fmax- forca maksimale deri në thyerje
A-sipërfaqja në të cilën aplikohet kjo forcë
Në figurën e mëposhtme paraqitet ndikimi i fibrave të çelikut në
rezistencën në shtypje të betonit
të ngurtësuar.
Fig.7 Ndikimi i fibrave të çelikut në rezistencën në shtypje
2.3.1.2 Rezistencat në përkulje
Rezistenca në përkulje përcaktohet në mostra standarte
prizmatike ose kubike duke u mbështetur
në dy mbështetës në distancë të caktuar ku edhe veprojnë dy
forca koncentrike. Ajo përkufizohet
me raportin e mëposhtëm :
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
19
R=
Ku M- momenti i përkuljes
W- momenti rezistues i prerjes terthore
Në përgjithësi është gjetur se fibrat e çelikut kanë më tepër
efekt në rezistencën në përkulje të
SFRC (Betoneve të përforcuara me fibra çeliku) se sa në
rezistencën në shtypje apo në tërheqje,
me rritje me mbi 100%. Rritja në rezistencën në përkulje është e
ndjeshme jo vetëm nga vëllimi i
fibrave, por edhe nga rritja e raportit gjatësi/diameter i
fibrave, ku fibrat me raport
gjatësi/diametër më të lartë çojne në rritje më të mëdha të
rezistencës në përkulje.
Në figurën e mëposhtme tregohet ndikimi i raportit
gjatësi/diameter të fibrës së çelikut në
rezistencën në përkulje të betonit të ngurtësuar.[9]
Fig. 8 Ndikimi i raportit gjatësi/diametër dhe përqindjes në
vëllim të fibrave të çelikut në rezistencën
në përkulje
2.3.1.3 Rezistenca në tërheqje
Mostrat e caktuara i nenshtrohen veprimit te forcës në tërheqje
deri në këputje. Orientimi i
fibrave ka një efekt kritik në qëndrueshmërinë në tërheqje të
SFRC-ve. Fibrat e radhitura në
drejtim të ngarkesës mund të rrisin dukshëm rezistencën direkte
në tërheqje (deri ne 133%). Në
rastet me një shpërndarje më të rastësishme të fibrave ky efekt
zvogëlohet duke variuar nga zero
rritje ne disa raste deri ne rreth 30%.
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
20
2.3.1.4 Tenaciteti
Zakonisht tenaciteti në përkulje përcaktohet si sipërfaqja nën
të gjithë kurbën sforco-deformim
kësaj disa herë i referohen si energjia totale në thyerje.
Kurbat sforco-deformim për tipe të ndryshme dhe vëllime të
ndryshme fibrash mund të variojnë
shumë. Për të gjitha matjet empirike të tenacitetit, fibrat me
karakteristika më të mira të lidhjes
(domethënë fibrat e deformuara, ose fibrat me aspekt ratio të
lartë) japin vlera më të mëdha
tenaciteti në krahasim me fibrat e lëmuara apo të drejta për të
njëjtin përqëndrim të fibrave.[10]
Fig.10 Ndikimi i formës së fibrës, përqindjes vëllimore dhe
raportit gjatësi/diametër në vlerën e
tenacitetit të betonit të ngurtësuar
2.3.2 Punueshmëria e betonit të freskët
Performanca e betonit të ngurtësuar mund të rritet në përpjestim
të drejtë me fibrat me një raport
gjatësi/diametër më të lartë të cilat shtohen në beton. Kjo vjen
për shkak të lidhjes së përmirësuar
matricë - fibër. Megjithatë, një raport gjatësi/ diametër i
lartë redukton punueshmërinë e betonit
të freskët. Kur përzihen së bashku fibrat me raport gjatësi/
diametër më të madh se 100 tentojnë
të bashkohen së bashku dhe të formojnë lidhje me njëra-tjetrën e
cila është shumë e vështirë të
ndahet vetëm me vibrim.
2.3.3 Aplikimet praktike të betonit të përforcuar me fibra
çeliku
Betonet e përforcuar me fibra çeliku gjejnë përdorim të gjërë
për shkak të efektit të tyre pozitiv
në disa nga vetitë e betoneve të ngurtësuar siç janë rezistenca
ndaj përkuljes, ndaj deformimit
elastik dhe rezistencë më të mirë ndaj impaktit.Fibrat e çelikut
gjejnë përdorim më së shumti në
:
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
21
shkallë dysheme, dyshemetë në aeroporte, pllaka, tubacione,
elementë të parafabrikuar
veshjet e tuneleve, panele
shortcrete
elementët refraktarë
Në figurën e mëposhtme janë paraqitur në mënyrë skematike
a) Panele (b) Tunele
c) Tjegulla d) Elemente parafabrikate
Fig. 11 Aplikime praktike të fibrave të çelikut
2.3.4 Projektimi i përzierjes së betonit të përforcuar me fibra
çeliku
Projektimi i perzierjes varet nga kërkesat e betonit që duam të
prodhojmë duke përfshirë këtu
punueshmërinë, fortësinë, rezistencat e kështu me radhë. Në
përgjithësi betonet e përforcuar me
fibra kanë një përmbajtje të lartë të çimentos si dhe raport më
të lartë agregat i imët/ agregat i
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
22
ashpër sesa betoni i zakonshëm. Në përgjithësi për të reduktuar
sasinë e çimentos deri në 35 %
zëvëndësohet me fly ash (hirin fluturues) të TEC-ve. Për të
përmirësuar punueshmërinë kur
vëllime të larta fibrash gjenden në përzierje përdoren agjentë
të cilët reduktojnë sasinë e ujit në
përzierje siç mund të jenë superplastifikuesit apo agjentët e
ajrues.
Punueshmëria rritet me rritjen e përmasës të agregatëve me
madhësi më të madhe se 5 mm.
Agregatët me madhësi më të vogël se 5 mm kanë më pak efekt në
karakteristikat e
kompaktësimit të përzierjes.
Faktori i dytë që zë peshën më të madhe në vlerën e
punueshmërisë është raporti l/d (gjatësi
/diameter) i fibrave. Është e vështirë të arrihet punueshmëria e
duhur në qoftë së raporti është më
i madh se 100. Në tabelën e mëposhtme tregohet përzierje për
betonin e përforcuar me fibra
çeliku kur agregati ka madhësi maksimale 9.5 mm dhe përzierjet
me agregat maksimal 19
mm.[11] Në tabelën e mëposhtme paraqiten disa përzierje të
rekomandueshmë për betonin e
përforcuar me fibra çeliku.
Tabela 5: Përzierjet të rekomandueshme për betonin e përforcuar
me fibra çeliku
Vetitë Llaçi Përzierje me
agregat 9.5
maksimal
Përzierje me
agregat
19 mm maksimumi
Çimento kg/m3
Raporti ujë : çimento
Raporti agregat i imët/ agregat i
trashë (%)
Agjentët e ajrit (%)
% e fibrave në vëllim
Çelik i drejtë
Çelik i deformuar
415-710
0.3-0.45
100
7-10
1-2
0.5-1
350-590
0.35-0.45
45-60
4-7
0.9-1.8
0.4-0.9
300-535
0.4-0.5
45-55
4-6
0.8-1.6
0.3-0.8
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
23
Tabela 6 : Përzierje të rekomandueshme të betoneve të përforcuar
në tunele
Vetitë Agregat i imët
(kg/m3)
Agregat me diametër
maksimum
9 mm (kg/m3)
Çimento 446-559 445
Rërë (< 6.5 mm) 1438-1679 697-880
9.5 mm aggregate - 700-875
Fibra çeliku 35-157 39-150
Përshpejtues Varion Varion
Raporti ujë : çimento 0.4-0.45 0.4-0.45
Shënim: Rëra ka një përmbajtje lagështie rreth 5 % [12]
1 % në vëllim fibra çeliku = 78.6 kg/m3
2.3.5 Prodhimi i betoneve të përforcuar me fibra çeliku
Nga studimet e kryera mbi efektin e përzierjes të betoneve me
përqindje të lartë të fibrave
rekomandojmë një shpejtësi të miksimit rreth 8-9 m/s.
Hapi i parë është homegjenizimi i materialeve të thatë
(përfshirë këtu edhe fibrat e çelikut) për
rreth 1.5 min.
Hapi i dytë është shtimi i ujit dhe lagia e sipërfaqes të
materialeve për rreth 1.5 min. Më pas
bëhet shtimi i gjysmës të sasisë së superplastifikuesit për të
mënjanuar aglomerimin me silica
fume (në qoftë se është i pranishëm në përzierje).
Hapi i tretë ka te bëjë me sigurimin e nje kohë të mjaftueshme
për kontaktin midis çimentos dhe
ujit për të përmirësuar efektin e plastifikuesit. Zakonisht kjo
kohë është rreth 2 minuta, më pas
shtohet sasia e superplastifikuesit të mbetur pa shtuar.
Hapi i katërt lidhet me shtimin e fibrave. Kjo bëhet pas 1.5
minutash menjëherë sapo të gjitha
fibrat të hidhen në mikser (përzierjes), rreth 30-40 rrotullime
me shpejtësinë 8-9 m/s për të
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
24
shpërndarë fibrat. Në mënyrë alternative fibrat mund t‟i shtohen
agregatit të imët në një rrip
transportieri gjatë shtimit të agregatit në përzierësin e
betonit.
Hapi i fundit është aplikimi i presionit 40 mbar për të larguar
ajrin nga betoni i freskët për rreth
1.5 min [13]
2.4 Betonet e përforcuar me fibra polipropileni
2.4.1 Nevoja e përdorimit të fibrave të polipropilenit
Në kohët e fundit, fibrat sintetikë kanë tërhequr më tepër
vëmendjen për armimin e materialeve
të çimentuara. Për herë të parë fibrat e polipropilenit janë
sugjeruar për shtesë në recetën e
betonit në vitin 1965 për ndërtimin e ndërtesave rezistente ndaj
rrymave të ajrit nga inxhinierët e
trupave amerikane.
Fibrat e polipropilenit janë fibrat kimike të gjeneratës së re.
Ato prodhohen në një shkallë të
madhe dhe zënë vëndin e katërt në prodhimin pas fibrave të
poliesterit, poliamideve dhe
akrilikeve. Rreth 4 milion ton fibra polipropileni prodhohen çdo
vit në botë. Fibrat e
polipropilenit u sugjeruan për përdorim për herë të parë në 1965
si shtesa në betone për
ndërtimin e ndërtesave rezistente ndaj shpërthimeve. Më pas
fibrat e polipropilenit patën
përmirësime dhe sot përdoren si fibra për prodhimin e betoneve
të përforcuara me fibra ose për
prodhimin e komponentëvë të shtresava të holla. Aplikimi i
fibrave është rritur gjerësisht për
shkak se shtimi i tyre në beton përmirëson rezistencën në
përkulje, në tërheqje, rezistencën ndaj
goditjes dhe thyerjes.[6]
Këto fibra prodhohen me anë të metodës nxjerrëse të shkrirjes.
Fibrat e polipropilenit janë
termoplastike dhe prodhohen nga gazi i polipropilenit. Gazi i
polipropienit fitohet me anë të
procesit të krekingut nga rezervat e gazit natyror.
Polipropileni polimerizohet në vargje të gjatë
në temperaturë dhe presion të lartë. Megjithatë fibrat e
polipropilenit me konfigurime të veçanta
molekulash prodhohen duke përdorur metoda të veçanta
katalitike.
Fibrat e polipropilenit janë 100 % të përbëra nga homopolimerë
polipropileni. Ato nuk
përmbajnë materiale olifine. Lëndët e para të polipropilenit
janë derivate te monomerit C3H6 i
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
25
cili është një hidrokarbur i pastër. Për një performancë më
efektive, doza e rekomanduar e
fibrave të polipropilenit është 0.9 kg/m3 ose afërsisht është
0.1 % në vëllim.
Polipropileni kur kopolimerizohet me etileni në përgjithësi i
ashpër dhe fleksibël, gjë që e lejon
polipropilenin të përdoret si material inxhinierik plastik.
Polipropileni është ekonomikisht i
leverdisshëm dhe kur nuk është i ngjyrosus shfaqet i tejdukshëm.
Ai nuk është po aq transparent
sa akriliku, poliesteri dhe plastikat e tjera. Zakonisht është
opak dhe në të mund të përdoren
ngjyra të pigmentuara. Polipropileni izostatik ka një
temperaturë shkrirjeje 171° C. Polipropileni
izostatik komercial ka një temperaturë shkrirjeje rreth 160º-
166 °C. Polipropileni përdoret në
tubacione, njësitë e zërit dhe në kondesatorët dielektrike.
[14]
Pse lind nevoja për përdorimin e fibrave prej polipropileni në
betone?
Betoni shfaq mikroplasaritje gjatë stazhonimit të tij dhe këto
plasaritje përhapen me shpejtësi nën
veprimin e forcave duke sjellë rezistencë të ulët në përkulje të
betonit. Aplikimi i fibrave të
polipropilenit përmirëson betonin ndërkohë matrica mbron fibrën.
Roli fillestar i fibrave në
kompozitin çimentoz është kontrolli i plasaritjeve, rritja e
rezistencës në perkulje, përmirësimi i
karakteristikave të deformimit të kompozitit. Performanca e
betoneve të përforcuar varet nga tipi
i fibrave të përdorura.
Ndërfutja e fibrave të polipropilenit redukton përshkueshmërine
e ujit, rrit fortësinë në përkulje
për shkak te vlerës të lartë të modulit të elasticitetit.
2.4.2 Avantazhet e fibrave prej polipropileni
Fibrat e polipropilenit janë jo magnetike, pa ndryshk, alkal
rezistente, të sigurta dhe të lehta në
përdorim. Pesha e madhe molekulare i jep veti shumë të dobishme.
Fibrat e polipropilenit janë
kimikisht inerte kështu asnjë përbërës kimik që nuk do të prekë
përbërësit kimik të betonit nuk
do të ketë efekt mbi fibrat gjithashtu. Kur kimikatet më tepër
agresive bien në kontakt me
betonin do të shkaktojnë dëmtimin fillimisht të betonit përpara
fibrave. Sipërfaqja hidrofobike e
fibrave nuk laget nga pasta e çimentos, duke ndihmuar në
parandalimin e topthëzave nga copëzat
e fibrave.Avantazhe të tjera të fibrave prej polipropileni mund
të përmendim si më poshtë:
-
„‟Ndikimi i fibrave hibride (polipropilenit dhe çelikut) në
betonet e armuara„‟ E. Reufi
26
Rrisin modulin e elasticitetit ne vlerat rreth - 3.5 GPa dhe
qëndrueshmërinë në tërheqje -
rreth 770 MPa.
Përmirësojnë kohezionin e përzierjes dhe aftësinë për tu
transportuar me pompë në
distanca të mëdha
Përmirësojnë rezistencën ndaj ngrirje-shkrirjes
Përmirësojnë rezistencën ndaj ciflosjeve të mëdha në rastin e
zjarreve të fuqishëm
Rrisin rezistencën ndaj tkurrjes plastike gjatë stazhionimit
Fibrat e PP prodhohen prej një tip zinxhiri polimer me peshë të
lartë molekulare, ku të gjithë
grupet anësore janë pozicionuar në të njëjtën anë të molekulës.
Makromolekula ka një orientim
atomik të rregullt, kështu që fibrat e PP mund të prodhohen në
formë kristaline dhe më pas të
përpunohen me tërheqje për të arritur një shkallë të lartë
orientimi që eshtë i nevojshëm për të
marrë fibra me veti të mira.[8